一種壓力容器鋼ASTMA387CL11Gr2鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種特厚鋼板，特別涉及一種能夠滿足設(shè)備用的壓力容器鋼 ASTMA387CLllGr2鋼板及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] ASTMA387CLllGr2廣泛應(yīng)用于石油、化工、電站、鍋爐等行業(yè)，用于制作反應(yīng)器、換 熱器、油氣罐、液化汽罐、核能反應(yīng)堆壓力殼等設(shè)備及構(gòu)件。
[0003] 常規(guī)ASTMA387CLllGr2 -般不要求臨氫性能，且對？、311、48、311等元素要求較低。 隨著設(shè)備大型化發(fā)展，對鋼板單重和厚度提出更高的要求，此外，由于厚鋼板的熱處理的工 藝難度較大，已商品化的ASTMA387CLllGr2鋼板存在規(guī)格范圍窄，最新國標(biāo)規(guī)定厚度的極 限為IOOmrn,當(dāng)前國內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)裝備和工藝技術(shù)水平，厚度超過IOOmm很難保證鋼板性 能，無法滿足日益增長的厚板市場需求，主要依賴進(jìn)口產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種大厚度的臨氫設(shè)備ASTMA387CLllGr2鋼板，在不降低 普通Cr 一 Mo鋼板力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，使之既蛻變具有良好的抗氫蝕能力，又備良好的低溫 韌性和焊接性能鋼板。
[0005] 以上目的可通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種壓力容器鋼ASTMA387CLllGr2鋼板包 含以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：CO. 10-0. 17%，Si彡0. 55%，MnO. 40-0. 65%，P彡0. 008%， S 彡 0· 003%，Ni 彡 0· 20%、CrL 20-1. 50%、Cu 彡 0· 10%、MoO. 45-0. 65%、A10. 025-0. 050%， As 彡 0· 016%、Sn 彡 0· 005%、Sb 彡 0· 003%，0 彡 0· 003, N 彡 0· 008%，H 彡 0· 0002% 其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0006] 上述化學(xué)元素的作用分析如下：C :是鋼中最基礎(chǔ)的強(qiáng)化元素，提高強(qiáng)度，但C影 響鋼的焊接性能和影響韌性；Si :在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，對提高鋼板的強(qiáng)度 和耐磨性有利；Mn :是固溶強(qiáng)化元素，對提高鋼板的強(qiáng)度和韌性均有利；P :對焊接不利，且 具有一定的冷脆性，在本鋼種中屬于有害元素，應(yīng)控制的盡量低；S :易形成MnS類夾雜物， 具有一定的熱脆性，在本鋼種中屬于有害元素，應(yīng)控制的盡量低；Ni:適量的加入可以有效 提高鋼板的低溫沖擊韌性和降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度，增加鋼的耐大氣腐蝕性能;Al:在煉鋼中 用作脫氧定氮劑，可以起到細(xì)化晶粒強(qiáng)化作用；Cu對鋼板的耐腐蝕性、耐候性有一定的貢 獻(xiàn)，但還會引起鋼的藍(lán)脆現(xiàn)象，此處即作為雜質(zhì)元素進(jìn)行上限限制，防止藍(lán)脆現(xiàn)象的產(chǎn)生； Cr可使C曲線右移，提高鋼板的淬透性，并且通過固溶提高鋼板強(qiáng)度；Mo主要起提高淬 透性以及抗回火穩(wěn)定性的作用；雜質(zhì)元素 P、S、0、N、H、As、Sn、Sb等含量均有上限要求下 限不做限制，在工藝設(shè)備能力下盡可能降低，以達(dá)到鋼質(zhì)純凈、力學(xué)性能均勻目的。
[0007] 所述大厚度鋼板厚度為150mm。
[0008] 上述鋼板的生產(chǎn)方法，包括以下步驟： 冶煉工藝：鋼水先經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉，確保出鋼碳彡0.05%，出鋼P(yáng)彡0.015%，送入LF精 煉爐，大包溫度> 1600°C，采取大渣量進(jìn)行造渣，確保白渣保持時間控制在15min，以上 VD爐真空處理，在所述真空精煉中，在< 67Pa下的保壓時間按彡20min進(jìn)行控制，按照 2. 7?3. O米/噸鋼一次性喂入Si - Ca線。
[0009] 澆鑄工藝：軟吹氬時間須保證> 5min ;吹氬至溫度符合澆注溫度要求后，關(guān)閉氬 氣鎮(zhèn)靜5min后開澆澆鑄溫度按照Tl+(35?45°C )控制（Tl為液相線溫度）進(jìn)行控制， 加熱工藝：鋼錠進(jìn)行溫送、溫清、溫裝，燜鋼1小時；為保證合金元素充分固溶，奧氏體 晶粒細(xì)小，采用低速燒鋼，均熱坑的保溫溫度控制在1200°C?1300°C ; 軋制工藝：采用二階段方式軋制，開軋溫度KKKTC?1050°C ;-階段終軋溫度在> 950°C，單道次壓下量40mm?70mm，累計(jì)壓下率彡70%，二階段開軋溫度在< 900°C，晾鋼厚 度為成品厚度+ (60?80) mm，二階段采取小壓下軋制，精軋累計(jì)壓下率> 45%，終軋溫度 ^ 820 0C ； 水冷工藝：在所述控冷中，返紅溫度< 700°C，分多次冷卻，冷速控制在1?8°C /s， 返紅溫度控制在660 - 700°C。
[0010] 緩冷：在所述緩冷中，鋼板入緩冷坑溫度> 450°c ;堆冷時間> 42小時； 熱處理工藝：鋼板進(jìn)行探傷后，進(jìn)行正火+回火處理，正火溫度920-930°C，加熱時間 2min/mm，水冷至常溫，回火溫度為710±10°C，總加熱時間2. 2min/mm，回火后采用空氣冷 卻。
[0011] 本發(fā)明通過Cr-Mo為基本的合金元素對鋼板化學(xué)成分設(shè)計(jì)，通過轉(zhuǎn)爐煉鋼一 LF 爐精煉一 VD爐真空脫氣一軋制一探傷一正火一回火一鋼板精整一性能檢驗(yàn)工藝路線，制 定合適的內(nèi)控成分，嚴(yán)格控制化學(xué)成分波動范圍，確保鋼板性能的穩(wěn)定，采用LF+VD工藝來 保證鋼質(zhì)的潔凈度，加強(qiáng)配料控制及冶煉操作，有效控制Sn、Sb、As、0、N、H等有害元素含 量，減少回火脆化傾向，提高鋼的高溫耐蝕性能。
[0012] 本發(fā)明鋼板采用二階段控軋工藝即II型控軋工藝，解決了軋機(jī)軋制壓力不足而 造成的晶粒粗大不均、沖擊韌性減低問題；本發(fā)明鋼板的軋制工藝簡單，易于操作，適合于 有?；癄t、外機(jī)爐、車底爐的普通鋼鐵廠生產(chǎn)。
[0013] 經(jīng)檢測本發(fā)明的鋼板經(jīng)模擬焊后熱處理后的力學(xué)性能達(dá)到下列要求：RpO. 2 > 310MPa，Rm515-690MPa，A 彡 22%，20°C AKV 彡 80J，P+Sn 彡 0.015%，具有良好的抗氫 腐蝕和抗脆化性能。
【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0015] 圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
[0016] 圖2是本發(fā)明實(shí)例1鋼板四分之一處組織熱處理后的金相組織圖（500X)。
[0017] 圖3是本發(fā)明實(shí)例2鋼板四分之一處組織熱處理后的金相組織圖（500X)。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明所述IOOmm?150mm大厚度臨氫設(shè)備用鋼板ASTMA387CLllGr2,其特征 在于以質(zhì)量百分比計(jì)，鋼板由以下元素組成：CO. 10-0. 17%，Si彡0.55%，MnO. 40-0. 65%， P^O. 008%, S^O. 003%, Ni 彡 0· 20%、CrL 20-1. 50%、Cu 彡 0· 10%、MoO. 45-0. 65%、 A10. 025-0. 050%, As ^ 0. 016%, Sn ^ 0. 005%, Sb ^ 0. 003%, O ^ 0. 003, N ^ 0. 008%, H < 0. 0002%其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0019] 本發(fā)明采取的生產(chǎn)方法包括：轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、真空精煉、澆注、鋼錠加熱、乳 制、控冷、緩冷、熱處理。
[0020] 本發(fā)明大厚度臨氫ASTMA387CLllGr2鋼板各成分的實(shí)際含量，以質(zhì)量百分比計(jì)， 如表1所示， 表1大厚度臨氫鋼ASTMA387CLllGr2各成分含量及回火脆化敏感性系數(shù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種壓力容器鋼ASTMA387CLllGr2鋼板，其包含以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分： CO. 10-0. 17%, Si ^ 0. 55%, MnO. 40-0. 65%, P^O. 008%, S^O. 003%, Ni ^ 0. 20%, CrL 20-1. 50%、Cu 彡 0· 10%、MoO. 45-0. 65%、A10. 025-0. 050%, As 彡 0· 016%、Sn 彡 0· 005%、 Sb彡0· 003%，0彡0· 003, N彡0· 008%，H彡0· 0002%其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2. -種如權(quán)利要求1所述壓力容器鋼ASTMA387CL1 lGr2鋼板的生產(chǎn)方法，其生產(chǎn)方法， 包括以下步驟： 冶煉工藝：鋼水先經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉，確保出鋼碳彡0.05%，出鋼P(yáng) < 0.015%，送入LF精 煉爐，大包溫度> 1600°C，采取大渣量進(jìn)行造渣，確保白渣保持時間控制在15min，以上 VD爐真空處理，在所述真空精煉中，在< 67Pa下的保壓時間按彡20min進(jìn)行控制，按照 2. 7?3. 0米/噸鋼一次性喂入Si - Ca線； 澆鑄工藝：軟吹氬時間須保證> 5min ;吹氬至溫度符合澆注溫度要求后，關(guān)閉氬氣鎮(zhèn) 靜5min后開澆澆鑄溫度按照Tl+(35?45°C )控制進(jìn)行控制；加熱工藝：鋼錠進(jìn)行溫送、 溫清、溫裝，燜鋼1小時，為保證合金元素充分固溶，奧氏體晶粒細(xì)小，采用低速燒鋼，均熱 坑的保溫溫度控制在1200°C?1300°C ; 軋制工藝：采用二階段方式軋制，開軋溫度KKKTC?1050°C ;-階段終軋溫度在> 950°C，單道次壓下量40mm?70mm，累計(jì)壓下率彡70%，二階段開軋溫度在< 900°C，晾鋼厚 度為成品厚度+ (60?80) mm，二階段采取小壓下軋制，精軋累計(jì)壓下率> 45%，終軋溫度 ^ 820 0C ； 水冷工藝：在所述控冷中，返紅溫度< 700°C，分多次冷卻，冷速控制在1?8°C /s， 返紅溫度控制在660 - 700°C ; 緩冷：在所述緩冷中，鋼板入緩冷坑溫度> 450°C ;堆冷時間> 42小時； 熱處理工藝：鋼板進(jìn)行探傷后，進(jìn)行正火+回火處理，正火溫度920-930°C，加熱時間 2min/mm，水冷至常溫，回火溫度為710±10°C，總加熱時間2. 2min/mm，回火后采用空氣冷 卻。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能夠滿足設(shè)備用的壓力容器鋼ASTMA387CL11Gr2鋼板及其生產(chǎn)方法，其包含以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：C0.10-0.17%，Si≤0.55%，Mn0.40-0.65%，P≤0.008%，S≤0.003%，Ni≤0.20%、Cr1.20-1.50%、Cu≤0.10%、Mo0.45-0.65%、Al0.025-0.050%，As≤0.016%、Sn≤0.005%、Sb≤0.003%，O≤0.003，N≤0.008%，H≤0.0002%其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過Cr-Mo為基本的合金元素對鋼板化學(xué)成分設(shè)計(jì)，通過轉(zhuǎn)爐煉鋼－LF爐精煉－VD爐真空脫氣－軋制－探傷－正火－回火－鋼板精整－性能檢驗(yàn)工藝路線，制定合適的內(nèi)控成分，嚴(yán)格控制化學(xué)成分波動范圍，確保鋼板性能的穩(wěn)定,采用LF+VD工藝來保證鋼質(zhì)的潔凈度，加強(qiáng)配料控制及冶煉操作，有效控制Sn、Sb、As、O、N、H等有害元素含量，減少回火脆化傾向，提高鋼的高溫耐蝕性能。
【IPC分類】C22C38-44, C22C38-60, C21D8-02, C22C33-04, C22C38-22
【公開號】CN104561837
【申請?zhí)枴緾N201410852751
【發(fā)明人】朱書成, 許少普, 楊陽, 康文舉, 唐鄭磊
【申請人】南陽漢冶特鋼有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日